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一种超级电容器电池.pdf

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一种 超级 电容器 电池
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摘要
申请专利号:

CN201710106407.6

申请日:

2017.02.27

公开号:

CN106683900A

公开日:

2017.05.17

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法?#19978;?#24773;: 实质审查的生效IPC(主分类):H01G 11/36申请日:20170227|||公开
IPC分类号: H01G11/36(2013.01)I; H01G11/38(2013.01)I 主分类号: H01G11/36
申请人: 安徽桑瑞斯环保新材料有限公司
发明人: 张颖鹤; 黄俊峰
地址: 243100 安徽省马鞍山?#26800;?#28034;县经济开发区秦河路
优?#28909;ǎ?/td>
专利代理机构: 安徽合肥华信知识产权代理有限公司 34112 代理人: 郎海云
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法律状态
申请(专利)号:

CN201710106407.6

授权公告号:

|||

法律状态公告日:

2017.06.09|||2017.05.17

法律状态类型:

实质审查的生效|||公开

摘要

本发明公开了一种超级电容器电池,包括阳极、阴极、多孔隔离层、液体电解质、外壳,电极由复合电极材料制成,所述复合电极材料包括以下组成部分?#28023;?)芯的材料选自石墨,SiC,Sn,Sb,Si和Ge,以及从芯或覆盖芯的导电金刚石膜生长的纳米壁层石墨烯;(2)缓冲层。本发明与现有技术相比,芯的材料选自石墨,SiC,Sn,Sb,Si和Ge,以及从芯或覆盖芯的导电金刚石膜生长的纳米壁层石墨烯,由此制得的超级电容器具有高能?#20426;?#27604;容?#20426;?50F/g、大于30000次的长循环寿命的特点。

权利要求书

1.一种超级电容器电池,包括阳极、阴极、多孔隔离层、液体电解质、外壳,其特征在于:
电极由复合电极材料制成,所述复合电极材料包括以下组成部分:
(1)芯的材料选自石墨,SiC,Sn ,Sb,Si和Ge,以及从芯或覆盖芯的导电金刚石膜生长
的纳米壁层石墨烯;
(2)缓冲层。
2.根据权利要求1所述的超级电容器电池,其特征在于,芯的材料优选导电金刚石膜覆
盖表面的芯或芯。
3.根据权利要求1所述的超级电容器电池,其特征在于,超级电容器电池的制备方法
为:
(1)将溶剂、活性材料、导电填料、树脂粘合剂混合,形成阳极浆料;
(2)将活性材料、导电填料、树脂粘合剂混合并分散在溶剂中,形成阴极浆料;
(3) 将阳极浆料涂覆在铜片的表面上,通过蒸发溶?#21015;?#25104;形成?#31245;?#33180;,得到阳极;将阴
极浆料涂覆在铝箔的表面上,通过蒸发溶?#21015;?#25104;形成?#31245;?#33180;,得到阴极;
(4)将阳极,多孔隔离层和阴极压在一起以形成多层组件,将其切割成所需尺寸并堆叠
形成矩形结构或卷成圆柱形电池结构;
(5)?#32531;?#23558;矩形或圆柱形层压结构装入层压的?#20102;?#22771;或钢套管中;
(6)?#32531;?#23558;液体电解质注入层压外壳结构中,即得超级电容器电池。
4.根据权利要求3所述的超级电容器电池,其特征在于:所述阳极和阴极浆料所用的溶
剂为1-甲基-2-?#37327;?#28919;酮。
5.根据权利要求3所述的超级电容器电池,其特征在于:所述阳极和阴极浆料所用的活
性材料为活性?#20426;?br />
6.根据权利要求3所述的超级电容器电池,其特征在于:所述阳极浆料所用的导电填料
为类石墨薄片。
7.根据权利要求3所述的超级电容器电池,其特征在于:所述阳极和阴极浆料所用的树
脂粘合剂为PVDF。
8.根据权利要求3所述的超级电容器电池,其特征在于:所述阴极浆料所用的导电填料
为石墨烯。

说明书

一种超级电容器电池

技术领域

本发明涉及超级电容器电池技术领域,尤其涉及一种超级电容器电池。

背景技术

超级电容器,也称为电化学电容器,是介于传统电容器与电池之间的一种电化学
储能装置,与传统电容器相比,拥有更高的静电容量;与电池相比,具有更高的功率密度和
超长循环寿命,结合了二者的优点,是一种应用前景广阔的储能器件。按储能机理可将其分
为三类:第一类是采用活性炭等高比表面电极材料,其原理是基于电极/电解液界面电荷分
离所产生的双电层电容;第二类是采用氧化钌等贵金属氧化物或导电聚合物做电极材料,
其原理是基于在氧化物电极表面及体相中发生的氧化还原?#20174;?#32780;产生的电容,即法拉第准
电容,也叫做赝电容;第三类是采用的电极材料兼有以上两种材料之特点,所制备的电容器
同?#26412;?#26377;双电层电容和法拉第电容,即混合电容。

作为一种新型储能装置,超级电容器具有高放电性能、循环寿命长、环保的优点,
可以?#31859;?#23567;型后备电?#20174;?#29992;于多种电器设备。同时,它也具有功率密度高的优点,可与电池
共同组成混合动力为电动车提供动力,用来满足汽车在加速、启动、爬坡时的高功率要求,
保护电池系统,并?#20197;?#27773;?#21040;?#24613;刹车瞬间可以回收能量,减少能源浪费,节省能源。

电极材料是电化学电容器的关键,决定着电容器的主要性能指标。电化学电容器
发展的核心就是其电极材料的发展。现有技术的电极材料有多孔炭材料、贵金属氧化物、高
分子导电聚合物和新型复合材料。多孔炭材料包括活性炭粉、活性炭?#23435;?#28845;气凝胶、碳纳
米管。炭材料作为电化学电容器电极材料的储能机理是基于双电层储能。在不能提高电极
间电压的情况下,电极材料的表面状况是决定电容器容量的关键因素,不仅要求电极材料
的比表面积大,而且要有适当的孔径分布。贵金属氧化物材料一般导电性好,电导高,比容
量较大,循环寿命长,充放电性能好,?#20197;?#30827;酸中很稳定。但贵金属氧化物电极的工作电压
非常有限,而贵金属资?#20174;?#38480;、价格昂贵,这些都是限制其大规模应用的主要原因。现有技
术应用于超级电容器电极材料的导电聚合物材料主要?#33455;圻量?#32858;噻吩、聚对苯和聚并苯。
用导电聚合物作为电化学电容器电极材料,可以用有机电解质和水电解质作为电解液。聚
合物电极材料的优点是能够在较高的电压3.0-3.2V下工作,可弥补其他电极材料作为工作
电极时工作电压不高的缺点,但由于其相对?#20808;?#30340;导电性,在作为电极材料时往往出现电
阻过大的情况。鉴于以上三种电极材料各自所具有的优缺点,寄希望于通过各种材料的复
合进行取长补短的新型复合材料应运而生。如掺杂了碳纳米管的导电聚合物、负载了贵金
属氧化物的碳纳米管材料,但也还?#21363;?#22312;一定的缺陷待解决,如功率密度?#31995;汀?#23551;命较短的
问题就比较突出。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷,提供一种超级电容器电池。

本发明是通过以下技术方案实现的:

一种超级电容器电池,包括阳极、阴极、多孔隔离层、液体电解质、外壳,电极由复合电
极材料制成,所述复合电极材料包括以下组成部分:

(1)芯的材料选自石墨,SiC,Sn,Sb,Si和Ge,以及从芯或覆盖芯的导电金刚石膜生长的
纳米壁层石墨烯;

(2)缓冲层。

芯的材料优选导电金刚石膜覆盖表面的芯或芯。

超级电容器电池的制备方法为:

(1)将溶剂、活性材料、导电填料、树脂粘合剂混合,形成阳极浆料;

(2)将活性材料、导电填料、树脂粘合剂混合并分散在溶剂中,形成阴极浆料;

(3)将阳极浆料涂覆在铜片的表面上,通过蒸发溶?#21015;?#25104;形成?#31245;?#33180;,得到阳极;将阴
极浆料涂覆在铝箔的表面上,通过蒸发溶?#21015;?#25104;形成?#31245;?#33180;,得到阴极;

(4)将阳极,多孔隔离层和阴极压在一起以形成多层组件,将其切割成所需尺寸并堆叠
形成矩形结构或卷成圆柱形电池结构;

(5)?#32531;?#23558;矩形或圆柱形层压结构装入层压的?#20102;?#22771;或钢套管中;

(6)?#32531;?#23558;液体电解质注入层压外壳结构中,即得超级电容器电池。

所述阳极和阴极浆料所用的溶剂为1-甲基-2-?#37327;?#28919;酮。

所述阳极和阴极浆料所用的活性材料为活性?#20426;?br />

所述阳极浆料所用的导电填料为类石墨薄片。

所述阳极和阴极浆料所用的树脂粘合剂为PVDF。

所述阴极浆料所用的导电填料为石墨烯。

本发明的优点是:本发明与现有技术相比,芯的材料选自石墨,SiC,Sn,Sb,Si和
Ge,以及从芯或覆盖芯的导电金刚石膜生长的纳米壁层石墨烯,由此制得的超级电容器具
有高能?#20426;?#27604;容?#20426;?50F/g、大于30000次的长循环寿命的特点。

具体实施方式

一种超级电容器电池,包括阳极、阴极、多孔隔离层、液体电解质、外壳,电极由复
合电极材料制成,所述复合电极材料包括以下组成部分:

(1)芯的材料选自石墨,SiC,Sn,Sb,Si和Ge,以及从芯或覆盖芯的导电金刚石膜生长的
纳米壁层石墨烯;

(2)缓冲层。

芯的材料优选导电金刚石膜覆盖表面的芯或芯。

超级电容器电池的制备方法为:

(1)将溶剂、活性材料、导电填料、树脂粘合剂混合,形成阳极浆料;

(2)将活性材料、导电填料、树脂粘合剂混合并分散在溶剂中,形成阴极浆料;

(3)将阳极浆料涂覆在铜片的表面上,通过蒸发溶?#21015;?#25104;形成?#31245;?#33180;,得到阳极;将阴
极浆料涂覆在铝箔的表面上,通过蒸发溶?#21015;?#25104;形成?#31245;?#33180;,得到阴极;

(4)将阳极,多孔隔离层和阴极压在一起以形成多层组件,将其切割成所需尺寸并堆叠
形成矩形结构或卷成圆柱形电池结构;

(5)?#32531;?#23558;矩形或圆柱形层压结构装入层压的?#20102;?#22771;或钢套管中;

(6)?#32531;?#23558;液体电解质注入层压外壳结构中,即得超级电容器电池。

所述阳极和阴极浆料所用的溶剂为1-甲基-2-?#37327;?#28919;酮。

所述阳极和阴极浆料所用的活性材料为活性?#20426;?br />

所述阳极浆料所用的导电填料为类石墨薄片。

所述阳极和阴极浆料所用的树脂粘合剂为PVDF。

所述阴极浆料所用的导电填料为石墨烯。

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